甘蔗PIN-LIKES基因家族的鉴定与表达分析

摘要

PILS(PIN-LIKES)是一类新发现的生长素输出载体,协助生长素的极性运输。本研究立足甘蔗割手密基因组和栽培品种转录组数据,利用生物信息学分析技术,分别在割手密和栽培品种中鉴定到11个PILS(Saccharum spontaneum PIN-LIKES,SsPILS)基因和4个PILS(Saccharum spp.hybrid PIN-LIKES,ScPILS)基因。结果表明,11个SsPILS基因家族成员分布于6条染色体上,基因内含子数量介于5~11个。系统进化树分析发现,割手密PILS与水稻PILS有较高同源性,归属于3个不同的系统发育分支。转录组数据分析显示,SsPILS1c的同源基因ScPILS1c在受高粱花叶病毒和黑穗病菌胁迫甘蔗栽培种中差异表达。通过RT-PCR扩增技术,克隆获得ScPILS1c基因序列(NCBI accession number:OM258732)。该基因全长cDNA为1332 bp,包含一个1233 bp的完整开放阅读框,编码410个氨基酸,理论等电点(pI)为6.17,不稳定系数为39.31,平均疏水性值为0.689,预测ScPILS1c为稳定酸性疏水蛋白。其编码蛋白的二级结构主要包括α-螺旋(48.54%)和无规则卷曲(35.37%),这与三级结构预测结果相符。qRT-PCR表达分析揭示,ScPILS1c基因在甘蔗中的表达具有组织特异性,在蔗髓中表达量最低、皮中的表达量最高,同时该基因的表达受H2O2及黑穗病菌的显著性诱导。亚细胞定位表明,ScPILS1c基因的编码蛋白主要定位于细胞膜。以上结果为深入研究甘蔗PIN-LIKES基因的结构和功能积累了基础资料。